EP2296925B1 - Hybridantriebsstrang für ein kraftfahrzeug - Google Patents
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- EP2296925B1 EP2296925B1 EP09780703A EP09780703A EP2296925B1 EP 2296925 B1 EP2296925 B1 EP 2296925B1 EP 09780703 A EP09780703 A EP 09780703A EP 09780703 A EP09780703 A EP 09780703A EP 2296925 B1 EP2296925 B1 EP 2296925B1
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- B60K6/48—Parallel type
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
- F16D—COUPLINGS FOR TRANSMITTING ROTATION; CLUTCHES; BRAKES
- F16D25/00—Fluid-actuated clutches
- F16D25/06—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch
- F16D25/062—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces
- F16D25/063—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially
- F16D25/0635—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs
- F16D25/0638—Fluid-actuated clutches in which the fluid actuates a piston incorporated in, i.e. rotating with the clutch the clutch having friction surfaces with clutch members exclusively moving axially with flat friction surfaces, e.g. discs with more than two discs, e.g. multiple lamellae
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- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
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- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/62—Hybrid vehicles
Definitions
- the present invention relates to a hybrid powertrain for a motor vehicle according to the preamble of patent claim 1.
- hybrid powertrains for motor vehicles which have an internal combustion engine and a rotor and a stator having an electric machine.
- the known hybrid powertrains usually have a gearbox designed as an automatic transmission, wherein the internal combustion engine to the input shaft of the transmission via a clutch is detachably connectable and the rotor of the electric machine is connected to the input shaft of the transmission.
- the separating clutch arranged between the internal combustion engine and the transmission input shaft is designed as a multi-plate clutch, in which the outer disk carrier is connected in a rotationally fixed manner to the planet carrier of a planetary transmission serving as an input transmission stage and the inner disk carrier to the internal combustion engine, the rotor of the electric machine driving the internal gear of the planetary gear Driving planetary gear and the sun gear of the planetary gear is coupled to a housing.
- the unit comprising the electric machine, the separating clutch and the input gear stage also assumes the functionality of a hydrodynamic converter.
- the EP-A-1 736 345 describes a hybrid powertrain according to the preamble of claim 1.
- the present invention is therefore an object of the invention to provide a hybrid powertrain for a motor vehicle, comprising an internal combustion engine, an electric machine with a stator and a rotor and a transmission in which arranged in the direction of power flow between the engine and the transmission input shaft designed as a multi-plate clutch disconnect clutch, the outer disk carrier rotatably connected to an element of an input gear stage and the inner disk carrier is connected to the internal combustion engine, wherein the rotor of the electric machine drives a further element of the input gear stage, in which a compact storage and centering of the plate carrier of the separating clutch can be achieved.
- the axial tolerances within the unit comprising the electric machine, the disconnect clutch and the input gear stage are to be compensated and an axial force is generated at the transmission input shaft, which is applied by the hydrodynamic converter in conventional drive trains.
- a hybrid powertrain for a motor vehicle comprising an internal combustion engine, an electric machine with a stator and a rotor and a transmission in which in the direction of power flow between the engine and the transmission input shaft designed as a multi-plate clutch clutch is arranged, the outer disk carrier rotatably with an element of a Input gear stage and the inner disk carrier is connected to the internal combustion engine, wherein the rotor of the electric machine drives a further element of the input gear stage, in which the storage and centering of the disk carrier of the clutch takes place by means of two designed preferably as a needle roller bearing, which drives the drive shaft of the internal combustion engine with the inner disk carrier and Center the planet carrier with the outer disk carrier and bring them into axial alignment.
- the input gear stage is designed as a simple planetary gear, wherein the outer disk carrier is connected to the planet carrier of the planetary gear and the rotor of the electric machine drives the ring gear of the planetary gear; the sun gear of the planetary gear is coupled to a housing.
- the inner disk carrier is fixed to the housing in a cover mounted, wherein the outer disk carrier is axially secured via a dial on the transmission input shaft.
- an axial spring is provided on a thrust bearing of the transmission input shaft, which biases the transmission input shaft relative to the housing.
- the axial spring is designed as a plate spring.
- the Vorspann shortcut the axial spring is adjustable by a dial, which is preferably arranged between the clutch hub and the transmission input shaft. But it can also be used as a long spring package as an axial spring.
- the shim between the outer disc carrier of the clutch and the transmission input shaft is arranged.
- the axial spring for biasing the transmission input shaft relative to the housing between the driving connection of the clutch hub and the transmission input shaft may be arranged.
- FIG. 1 is a part of a hybrid powertrain shown. It comprises an internal combustion engine, not shown, a preferably designed as an internal rotor electric machine with a stator 1 and a rotor 2, between the engine and the transmission input shaft 3 designed as a multi-plate clutch clutch 4 is arranged, the outer disk carrier 5 rotatably connected to the planet carrier 6 as an input gear stage serving planetary gear and the inner disk carrier 7 is connected to the drive shaft of the internal combustion engine.
- an internal combustion engine not shown, a preferably designed as an internal rotor electric machine with a stator 1 and a rotor 2, between the engine and the transmission input shaft 3 designed as a multi-plate clutch clutch 4 is arranged, the outer disk carrier 5 rotatably connected to the planet carrier 6 as an input gear stage serving planetary gear and the inner disk carrier 7 is connected to the drive shaft of the internal combustion engine.
- the rotor 2 of the electric machine is connected to the ring gear 8 of the planetary gear, wherein the sun gear 9 of the planetary gear is coupled to a housing.
- a torsional vibration damper 10 is disposed between the engine and the input gear stage.
- the bearing and centering of the plate carrier 5, 7 of the separating clutch 4 by means of two preferably designed as a needle bearing 11, 12 rolling bearings that center the inner disc carrier 7 and the outer disc carrier 5 to each other and bring into axial alignment.
- the needle bearings 11, 12 are arranged on an outer cylindrical portion of the outer disk carrier 5.
- FIG. 1 preferably designed as a deep groove ball bearings 13, 14 are provided, which can be omitted in the context of a further variant of the invention, the bearing 14.
- a compensation of the axial tolerances within the unit comprising the electric machine, the separating clutch 4 and the input gear stage takes place according to the invention in an advantageous manner by moving or aligning the disk set of the separating clutch 4 in the driving toothing of the inner disk carrier 7. This is made possible by the fact that the lamellae of the inner and outer disk carrier are mutually axially displaceable.
- the inner disk carrier 7 is fixed to the housing in a cover; the outer disk carrier 5 is mounted axially on the transmission input shaft 3 according to the invention via a dial 15.
- an axial spring 17 is provided on a thrust bearing 16 of the transmission input shaft 3 between the sun gear 9 of the input gear stage and the outer disk carrier 5, via which the transmission input shaft 3 is biased relative to the housing, wherein the axial spring 17 is designed as a plate spring whose Vorspannivity by a shim, which is preferably arranged between the clutch hub of the clutch 4 and the transmission input shaft 3, is adjustable.
- the axial spring 17 is arranged for biasing the transmission input shaft 3 relative to the housing between the driving connection 18 of the clutch hub of the separating clutch 4 and the transmission input shaft 3, as described FIG. 2 illustrated.
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Description
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
- Aus dem Stand der Technik sind Hybridantriebsstränge für Kraftfahrzeuge bekannt, welche einen Verbrennungsmotor und eine einen Rotor und einen Stator aufweisende Elektromaschine aufweisen. Ferner weisen die bekannten Hybridantriebsstränge ein üblicherweise als Automatgetriebe ausgeführtes Getriebe auf, wobei der Verbrennungsmotor mit der Eingangswelle des Getriebes über eine Kupplung lösbar verbindbar ist und der Rotor der Elektromaschine mit der Eingangswelle des Getriebes verbunden ist.
- Beispielsweise beschreibt die
DE 103 46640 A1 der Anmelderin einen Antriebsstrang für ein Hybridfahrzeug, bei dem ein Verbrennungsmotor antriebstechnisch mit einer Trennkupplung verbunden ist, deren Ausgangsseite mit einer Getriebeeingangswelle in Verbindung steht, welche mit einem Eingangselement eines Automatgetriebes verbunden ist. Bei dem bekannten Antriebsstrang ist die Getriebeeingangswelle auch mittels einer Elektromaschine antreibbar, wobei zu diesem Zweck der Rotor der Elektromaschine mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist. - Aus der
DE 10012221 A1 geht ein Hybridantriebsstrang hervor, bei dem ein Verbrennungsmotor antriebstechnisch mit einer Trennkupplung verbunden ist, deren Ausgangsseite mit einer Getriebeeingangswelle in Verbindung steht, welche mit einem Eingangselement eines Automatgetriebes verbunden ist, wobei der Rotor einer Elektromaschine über eine Getriebeeingangsstufe mit hoher Übersetzung mit der Getriebeeingangswelle verbunden ist; dadurch wird der Vorteil erzielt, dass die Elektromaschine kleiner dimensioniert werden kann, da das Drehzahlniveau der Elektromaschine vom Drehzahlniveau des Verbrennungsmotors abgekoppelt ist und durch die Übersetzung ausreichend Moment für einen reinen Elektroantrieb zur Verfügung steht. - Besonders vorteilhaft ist es, wenn die zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle angeordnete Trennkupplung als Lamellenkupplung ausgeführt ist, bei der der Außenlamellenträger drehfest mit dem Planetenträger eines als Eingangsgetriebestufe dienenden Planetengetriebes und der Innenlamellenträger mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei der Rotor der Elektromaschine das Hohlrad des Planetengetriebes antreibt und das Sonnenrad des Planetengetriebes an ein Gehäuse gekoppelt ist.
- In derartigen Getrieben übernimmt die Einheit umfassend die Elektromaschine, die Trennkupplung und die Eingangsgetriebestufe auch die Funktionalität eines hydrodynamischen Wandlers.
- Die
EP-A-1 736 345 beschreibt einen Hybridantriebsstrang nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. - Der vorliegenden Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, einen Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug anzugeben, umfassend einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor und ein Getriebe, bei dem in Kraftflussrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle eine als Lamellenkupplung ausgeführte Trennkupplung angeordnet ist, deren Außenlamellenträger drehfest mit einem Element einer Eingangsgetriebestufe und deren Innenlamellenträger mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei der Rotor der Elektromaschine ein weiteres Element der Eingangsgetriebestufe antreibt, bei dem eine kompakte Lagerung und Zentrierung der Lamellenträger der Trennkupplung erzielbar ist.
- Des weiteren sollen die Axialtoleranzen innerhalb der Einheit umfassend die Elektromaschine, die Trennkupplung und die Eingangsgetriebestufe ausgeglichen werden und eine Axialkraft an der Getriebeeingangswelle, die bei herkömmlichen Antriebssträngen durch den hydrodynamischen Wandler aufgebracht wird, erzeugt werden.
- Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Weitere erfindungsgemäße Ausgestaltungen und Vorteile gehen aus den Unteransprüchen hervor.
- Demnach wird ein Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug vorgeschlagen, umfassend einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine mit einem Stator und einem Rotor und ein Getriebe, bei dem in Kraftflussrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle eine als Lamellenkupplung ausgeführte Trennkupplung angeordnet ist, deren Außenlamellenträger drehfest mit einem Element einer Eingangsgetriebestufe und deren Innenlamellenträger mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei der Rotor der Elektromaschine ein weiteres Element der Eingangsgetriebestufe antreibt, bei dem die Lagerung und Zentrierung der Lamellenträger der Trennkupplung mittels zwei vorzugsweise als Nadellager ausgeführte Wälzlager erfolgt, welche die Antriebswelle des Verbrennungsmotors mit dem Innenlamellenträger und den Planetenträger mit dem Außenlamellenträger zueinander zentrieren und in axiale Flucht bringen.
- Vorzugsweise ist die Eingangsgetriebestufe als einfaches Planetengetriebe ausgeführt, wobei der Außenlamellenträger mit dem Planetenträger des Planetengetriebes verbunden ist und der Rotor der Elektromaschine das Hohlrad des Planetengetriebes antreibt; das Sonnenrad des Planetengetriebes ist an ein Gehäuse gekoppelt.
- Gemäß der Erfindung erfolgt ein Ausgleich der Axialtoleranzen innerhalb der Einheit umfassend die Elektromaschine, die Trennkupplung und die Eingangsgetriebestufe durch Verschieben bzw. Ausrichten des Lamellenpakets in der Mitnahmeverzahnung des Innenlamellenträgers. Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Innenlamellenträger gehäusefest in einer Abdeckung gelagert, wobei der Außenlamellenträger über eine Einstellscheibe an der Getriebeeingangswelle axial befestigt wird.
- Gemäß einer besonders vorteilhaften Ausführungsform der Erfindung ist an einem Axiallager der Getriebeeingangswelle eine Axialfeder vorgesehen, welche die Getriebeeingangswelle gegenüber dem Gehäuse vorspannt. Vorzugsweise ist die Axialfeder als Tellerfeder ausgeführt. Hierbei ist das Vorspannmaß der Axialfeder durch eine Einstellscheibe, die vorzugsweise zwischen der Kupplungsnabe und der Getriebeeingangswelle angeordnet ist, einstellbar. Es kann aber auch ein langes Federpaket als Axialfeder verwendet werden.
- Vorteilhafterweise ist die Einstellscheibe zwischen dem Außenlamellenträger der Trennkupplung und der Getriebeeingangswelle angeordnet.
- Alternativ dazu kann die Axialfeder zum Vorspannen der Getriebeeingangswelle gegenüber dem Gehäuse zwischen der Mitnahmeverbindung der Kupplungsnabe und der Getriebeeingangswelle angeordnet sein.
- Die Erfindung wird im folgenden anhand der beigefügten Figuren beispielhaft näher erläutert. Es zeigen:
- Figur 1:
- Eine Schnittansicht des für die Erfindung relevanten Teils eines Antriebsstrangs; und
- Figur 2:
- Eine weitere schematische Schnittansicht für die Erfindung relevanten Teils eines Antriebsstrangs zur Veranschaulichung einer zweiten Ausführungsform der Erfindung.
- In
Figur 1 ist ein Teil eines Hybridantriebsstrangs dargestellt. Er umfasst einen nicht dargestellten Verbrennungsmotor, eine vorzugsweise als Innenläufer ausgeführte Elektromaschine mit einem Stator 1 und einem Rotor 2, wobei zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle 3 eine als Lamellenkupplung ausgeführte Trennkupplung 4 angeordnet ist, deren Außenlamellenträger 5 drehfest mit dem Planetenträger 6 eines als Eingangsgetriebestufe dienenden Planetengetriebes und deren Innenlamellenträger 7 mit der Antriebswelle des Verbrennungsmotors verbunden ist. - Wie aus
Figur 1 ersichtlich, ist der Rotor 2 der Elektromaschine mit dem Hohlrad 8 des Planetengetriebes verbunden, wobei das Sonnenrad 9 des Planetengetriebes an ein Gehäuse gekoppelt ist. - Bei dem gezeigten Beispiel ist zwischen dem Verbrennungsmotor und der Eingangsgetriebestufe ein Drehschwingungsdämpfer 10 angeordnet. Gemäß der Erfindung erfolgt die Lagerung und Zentrierung der Lamellenträger 5, 7 der Trennkupplung 4 mittels zwei vorzugsweise als Nadellager 11, 12 ausgeführte Wälzlager, die den Innenlamellenträger 7 und den Außenlamellenträger 5 zueinander zentrieren und in axiale Flucht bringen. Die Nadellager 11, 12 sind auf einem außenzylindrischen Abschnitt des Außenlamellenträgers 5 angeordnet.
- Wie aus
Figur 1 ersichtlich, sind vorzugsweise als Rillenkugellager ausgeführte Wälzlager 13, 14 vorgesehen, wobei im Rahmen einer weiteren Variante der Erfindung das Lager 14 entfallen kann. - Ein Ausgleich der Axialtoleranzen innerhalb der Einheit umfassend die Elektromaschine, die Trennkupplung 4 und die Eingangsgetriebestufe erfolgt erfindungsgemäß in vorteilhafter Weise durch Verschieben bzw. Ausrichten des Lamellenpakets der Trennkupplung 4 in der Mitnahmeverzahnung des Innenlamellenträgers 7. Dies wird dadurch ermöglicht, dass die Lamellen des Innen- und Außenlamellenträgers zueinander axial verschiebbar sind.
- Gemäß einer Weiterbildung der Erfindung ist der Innenlamellenträger 7 gehäusefest in einer Abdeckung gelagert; der Außenlamellenträger 5 ist erfindungsgemäß über eine Einstellscheibe 15 an der Getriebeeingangswelle 3 axial befestigt.
- Erfindungsgemäß ist an einem Axiallager 16 der Getriebeeingangswelle 3 zwischen dem Sonnerad 9 der Eingangsgetriebestufe und dem Außenlamellenträger 5 eine Axialfeder 17 vorgesehen, über die die Getriebeeingangswelle 3 gegenüber dem Gehäuse vorgespannt wird, wobei die Axialfeder 17 als Tellerfeder ausgeführt ist, deren Vorspannmaß durch eine Einstellscheibe, die vorzugsweise zwischen der Kupplungsnabe der Trennkupplung 4 und der Getriebeeingangswelle 3 angeordnet ist, einstellbar ist.
- Gemäß einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Axialfeder 17 zum Vorspannen der Getriebeeingangswelle 3 gegenüber dem Gehäuse zwischen der Mitnahmeverbindung 18 der Kupplungsnabe der Trennkupplung 4 und der Getriebeeingangswelle 3 angeordnet, wie anhand
Figur 2 veranschaulicht. -
- 1
- Stator
- 2
- Rotor
- 3
- Getriebeeingangswelle
- 4
- Trennkupplung
- 5
- Außenlamellenträger
- 6
- Planetenträger
- 7
- Innenlamellenträger
- 8
- Hohlrad
- 9
- Sonnenrad
- 10
- Drehschwingungsdämpfer
- 11
- Nadellager
- 12
- Nadellager
- 13
- Rillenkugellager
- 14
- Rillenkugellager
- 15
- Einstellscheibe
- 16
- Axiallager
- 17
- Axialfeder
- 18
- Mitnahmeverbindung der Kupplungsnabe
Claims (12)
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, umfassend einen Verbrennungsmotor, eine Elektromaschine mit einem Stator (1) und einem Rotor (2) und ein Getriebe, bei dem in Kraftflussrichtung zwischen dem Verbrennungsmotor und der Getriebeeingangswelle (3) eine als Lamellenkupplung ausgeführte Trennkupplung (4) angeordnet ist, deren Außenlamellenträger (5) drehfest mit einem Element einer Eingangsgetriebestufe und deren Innenlamellenträger (7) mit dem Verbrennungsmotor verbunden ist, wobei der Rotor (2) der Elektromaschine ein weiteres Element der Eingangsgetriebestufe antreibt, dadurch gekennzeichnet, dass die Lagerung und Zentrierung der Lamellenträger (5, 7) der Trennkupplung (4) mittels zwei Wälzlager (11, 12) erfolgt, die den Innenlamellenträger (7) und den Außenlamellenträger (5) zueinander zentrieren und in axiale Flucht bringen und dass ein Ausgleich der Axialtoleranzen innerhalb der Einheit umfassend die Elektromaschine, die Trennkupplung (4) und die Eingangsgetriebestufe durch Verschieben bzw. Ausrichten des Lamellenpakets der Trennkupplung (4) in der Mitnahmeverzahnung des Innenlamellenträgers (7) erfolgt.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Wälzlager (11, 12) als Nadellager ausgeführt sind.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Eingangsgetriebestufe als Planetengetriebe ausgeführt ist, wobei der Außenlamellenträger (5) mit dem Planetenträger (6) des Planetengetriebes verbunden ist, wobei der Rotor (2) der Elektromaschine das Hohlrad (8) des Planetengetriebes antreibt und das Sonnenrad (9) des Planetengetriebes an ein Gehäuse gekoppelt ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Innenlamellenträger (7) der Trennkupplung (4) gehäusefest in einer Abdeckung gelagert ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass eine Axialfeder (17) vorgesehen ist, über die die Getriebeeingangswelle (3) gegenüber dem Gehäuse vorgespannt wird.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfeder (17) an einem Axiallager (16) der Getriebeeingangswelle (3) angeordnet ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfeder (17) zwischen der Mitnahmeverbindung (18) der Kupplungsnabe der Trennkupplung (4) und der Getriebeeingangswelle (3) angeordnet ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Außenlamellenträger (5) der Trennkupplung (4) über eine Einstellscheibe (15) an der Getriebeeingangswelle (3) axial befestigt ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach einem der Ansprüche 6 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfeder (17) als Tellerfeder ausgebildet ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass das Vorspannmaß der Axialfeder (17) durch eine Einstellscheibe einstellbar ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die Einstellscheibe zwischen der Kupplungsnabe der Trennkupplung (4) und der Getriebeeingangswelle (3) angeordnet ist.
- Hybridantriebsstrang für ein Kraftfahrzeug, nach einem der Ansprüche 6 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Axialfeder (17) als langes Federpaket ausgebildet ist.
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